C/C++之巨集、行內函數和普通函式的區別
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C/C++之巨集、行內函數和普通函式的區別
行內函數的執行過程與帶引數巨集定義很相似，但引數的處理不同。帶引數的巨集定義並不對引數進行運算，而是直接替換；行內函數首先是函式，這就意味著函式的很多性質都適用於行內函數，即行內函數先把引數表示式進行運算求值，然後把表示式的值傳遞給形式引數。
行內函數與帶引數巨集定義的另一個區別是，行內函數的引數型別和返回值型別在宣告中都有明確的指定；而帶引數巨集定義的引數沒有型別的概念，只有在巨集展開以後，才由編譯器檢查語法，這就存在很多的安全隱患。
使用行內函數時，應注意以下問題：
1）行內函數的定義性宣告應該出現在對該函式的第一次呼叫之前。
2）行內函數首先是函式，函式的很多性質都適用於行內函數，如行內函數可以過載。
3）在行內函數中不允許使用迴圈語句和switch結果，帶有異常介面宣告的函式也不能宣告為行內函數。
先說巨集和函式的區別：
1. 巨集做的是簡單的字串替換(注意是字串的替換,不是其他型別引數的替換),而函式的引數的傳遞,引數是有資料類
2. 巨集的引數替換是不經計算而直接處理的,而函式呼叫是將實參的值傳遞給形參,既然說是值,自然是計算得來的.
3. 巨集在編譯之前進行,即先用巨集體替換巨集名,然後再編譯的,而函式顯然是編譯之後,在執行時,才呼叫的.因此,巨集佔用的是編譯的時間,而函式佔用的是執行時的時間.
4. 巨集的引數是不佔記憶體空間的,因為只是做字串的替換,而函式呼叫時的引數傳遞則是具體變數之間的資訊傳遞,形參作為函式的區域性變數,顯然是佔用記憶體的.
5. 函式的呼叫是需要付出一定的時空開銷的,因為系統在呼叫函式時,要保留現場,然後轉入被呼叫函式去執行,呼叫完,再返回主調函式,此時再恢復現場,這些操作,顯然在巨集中是沒有的.
現在來看行內函數:
所謂"行內函數"就是將很簡單的函式"內嵌"到呼叫他的程式程式碼中,只樣做的目的是為了避免上面說到的第5點,目的旨在節約下原本函式呼叫時的時空開銷.但必須注意的是:作為行內函數,函式體必須十分簡單,不能含有迴圈、條件、選擇等複雜的結構，否則就不能做為內聯函數了。事實上，即便你沒有指定函式為行內函數，有的編譯系統也會自動將很簡單的函式作為行內函數處理；而對於複雜的函式，即便你指定他為行內函數，系統也不會理會的。
介紹行內函數之前，有必要介紹一下預處理巨集。行內函數的功能和預處理巨集的功能相似。相信大家都用過預處理巨集，我們會經常定義一些巨集，如
#define TABLE_COMP(x) ((x)>0?(x):0)
就定義了一個巨集。
為什麼要使用巨集呢？因為函式的呼叫必須要將程式執行的順序轉移到函式所存放在記憶體中的某個地址，將函式的程式內容執行完後，再返回到轉去執行該函式前的地方。這種轉移操作要求在轉去執行前要儲存現場並記憶執行的地址，轉回後要恢復現場，並按原來儲存地址繼續執行。因此，函式呼叫要有一定的時間和空間方面的開銷，於是將影響其效率。而巨集只是在預處理的地方把程式碼展開，不需要額外的空間和時間方面的開銷，所以呼叫一個巨集比呼叫一個函式更有效率。
但是巨集也有很多的不盡人意的地方。
1、．巨集不能訪問物件的私有成員。
2、．巨集的定義很容易產生二意性。
我們舉個例子：
#define TABLE_MULTI(x) (x*x)
我們用一個數字去呼叫它,TABLE_MULTI(10)，這樣看上去沒有什麼錯誤，結果返回100,是正確的，但是如果我們用TABLE_MULTI(10+10)去呼叫的話，我們期望的結果是400，而巨集的呼叫結果是(10+10*10+10),結果是120，這顯然不是我們要得到的結果。避免這些錯誤的方法，一是給巨集的引數都加上括號。
#define TABLE_MULTI(x) ((x)*(x))
這樣可以確保不會出錯，但是，即使使用了這種定義，這個巨集依然有可能出錯，例如使用TABLE_MULTI(a++)呼叫它，他們本意是希望得到(a+1)*(a+1)的結果，而實際上呢？我們可以看看巨集的展開結果: (a++)*(a++)，如果a的值是4，我們得到的結果是5*6=30。而我們期望的結果是5*5=25,這又出現了問題。
事實上，在一些C的庫函式中也有這些問題。例如: Toupper(*pChar++)就會對pChar執行兩次++操作，因為Toupper實際上也是一個巨集。
我們可以看到巨集有一些難以避免的問題，怎麼解決呢？
下面就是用我要介紹的行內函數來解決這些問題，我們可以使用行內函數來取代巨集的定義。而且事實上我們可以用行內函數完全取代預處理巨集。
行內函數和巨集的區別在於，巨集是由前處理器對巨集進行替代，而行內函數是通過編譯器控制來實現的。而且行內函數是真正的函式，只是在需要用到的時候，行內函數像巨集一樣的展開，所以取消了函式的引數壓棧，減少了呼叫的開銷。你可以象呼叫函式一樣來呼叫行內函數，而不必擔心會產生於處理巨集的一些問題。
我們可以用Inline來定義行內函數，不過，任何在類的說明部分定義的函式都會被自動的認為是行內函數。
下面我們來介紹一下行內函數的用法。
行內函數必須是和函式體申明在一起，才有效。像這樣的申明
Inline Tablefunction(int I)是沒有效果的，編譯器只是把函式作為普通的函
數申明，我們必須定義函式體。
Inline tablefunction(int I) {return I*I};
這樣我們才算定義了一個行內函數。我們可以把它作為一般的函式一樣呼叫。但是執行速度確比一般函式的執行速度要快。
我們也可以將定義在類的外部的函式定義為行內函數，比如：
Class TableClass{
Private:
Int I,j;
Public:
Int add() { return I+j;};
Inline int dec() { return I-j;}
Int GetNum();
}
inline int tableclass::GetNum(){
return I;
}
上面申明的三個函式都是行內函數。在C++中，在類的內部定義了函式體的
函式，被預設為是行內函數。而不管你是否有inline關鍵字。
行內函數在C++類中，應用最廣的，應該是用來定義存取函式。我們定義的
類中一般會把資料成員定義成私有的或者保護的，這樣，外界就不能直接讀寫我
們類成員的資料了。
對於私有或者保護成員的讀寫就必須使用成員介面函式來進行。如果我們把
這些讀寫成員函式定義成行內函數的話，將會獲得比較好的效率。
Class sample{
Private:
Int nTest;
Public:
Int readtest(){ return nTest;}
Void settest(int I) {nTest=I;}
}
當然，行內函數也有一定的侷限性。就是函式中的執行程式碼不能太多了，如
果，行內函數的函式體過大，一般的編譯器會放棄內聯方式，而採用普通的方式
呼叫函式。這樣，行內函數就和普通函式執行效率一樣了。
巨集的使用
/*這一系列文章《C++ Tips》是公司Code Committee專家會推薦工程師看的，感覺很好，拿出來與大家共同提高。並不
是知道多少會使人與人產生差別，真正的差別在於你能做到多少。
很多程式設計師不知道C中的“巨集”到底是什麼意思？特別是當巨集有引數的時候，經常把巨集和函式混淆。我想在這裡我還是
先講講“巨集”，巨集只是一種定義，他定義了一個語句塊，當程式編譯時，編譯器首先要執行一個“替換”源程式的動作
，把巨集引用的地方替換成巨集定義的語句塊，就像文字檔案替換一樣。這個動作術語叫“巨集的展開”。使用巨集是比較“危
險”的，因為你不知道巨集展開後會是什麼一個樣子。例如下面這個巨集：
#define MAX(a, b) a>b?a:b
當我們這樣使用巨集時，沒有什麼問題： MAX( num1, num2 ); 因為巨集展開後變成 num1>num2?num1:num2；。 但是，如
果是這樣呼叫的，MAX( 17+32, 25+21); 呢，編譯時出現錯誤，原因是，巨集展開後變成：17+32>25+21?17+32:25+21，
Woh，這是什麼啊？
所以，巨集在使用時，引數一定要加上括號，上述的那個例子改成如下所示就能解決問題了。
#define MAX( (a), (b) ) (a)>(b)?(a)b)
即使是這樣，也不這個巨集也還是有Bug，因為如果我這樣呼叫 MAX(i++,j++); ， 經過這個巨集以後，i和j都被累加了兩次，這絕不是我們想要的。所以，在巨集的使用上還是要謹慎考慮，因為巨集展開是的結果是很難讓人預料的。而且雖然，巨集的執行很快（因為沒有函式呼叫的開銷），但巨集會讓原始碼澎漲，使目標檔案尺寸變大，（如：一個50行的巨集，程式中有1000個地方用到，巨集展開後會很不得了），相反不能讓程式執行得更快（因為執行檔案變大，執行時系統換頁頻繁
）。
因此，在決定是用函式，還是用巨集時得要小心。
C++中的行內函數定義很簡單，只要在普通的函式前加一個關鍵字inline就可以了，除此之外和普通函式表面上沒有什麼區別（包括函式的呼叫方式），因為這樣，所以在很多的C++初學者（甚至一些有C++程式設計經驗的人） 看來，內聯只是一個概念而已，其實這是對行內函數沒有徹底的認識，下面我們就來談談行內函數和普通 函式以及和巨集的區別，相信讀完下面的部分，你對這三者一定有了很好的理解。
行內函數和普通函式最大的區別在於內部的實現方面，而不是表面形式，我們知道普通函式在被呼叫時，系統首先要 跳躍到該函式的入口地址，執行函式體，執行完成後，再返回到函式呼叫的地方，函式始終只有一個拷貝； 而行內函數則不需要進行一個定址的過程，當執行到行內函數時，此函式展開（很類似巨集的使用），如果在 N處呼叫了此行內函數，則此函式就會有N個程式碼段的拷貝。
從行內函數的呼叫來看，它因為少了一個定址過程而提高了程式碼的執行效率，但是這是以空間的代價來換取的。
宣告為內聯的函式，其程式碼段不能太長，過長，一些編譯器則視為普通 函式（究竟函式體多長就超過了限制，這個好象沒有規定，這個也確實不好規定，個人覺得應該視函式體的邏輯而定）。
下面是行內函數的宣告舉例：
inline void SetVal(int a){ m_b = a};
inline int GetVal(){ return m_b};
從上面的例子可以看出，行內函數的宣告和實現通常都會在一個檔案當中（一般放在.h中就可以了）。
下面我們再來說說行內函數與巨集的區別。很多的資料上，在談到行內函數時就說，行內函數和巨集很類似，但是類似歸類似，畢竟我們不能把這兩者互換使用。
這兩者的相似之處在於執行時編譯器對其的處理，會將其程式碼展開，執行完後繼續下面的處理。不同之處在於巨集是簡單的文字替換，它不能返回值，也沒有一般函式引數的概念；而行內函數則具備了普通函式的特徵，如引數列表，返回值等。下面我們舉個例子說明：
1.#define COUNT(X)(X * X) // 一個計算乘積的巨集
2.inline int count(int x){return x*x} //一個計算乘積的行內函數
printf(COUNT(3)); // 結果為 COUNT(3) ( 3 * 3) = 9;
printf(count(3)); // 結果為 count(3){return 3*3 }=9;
上面的例子好象不足以說明兩者的區別，我們把上面的例子的呼叫改改，再看看結果
printf(COUNT(2+3)); //結果為COUNT(2+3)(2+3 * 2+3) = 11
printf(count(2+3)); //結果為count(2+3){return 5*5 ;} = 25;
如果巨集要達到乘積為25的結果，應該這樣寫：
#define COUNT(X)((X)*(X))
對應到上面的例子就是 #define COUNT(2+3)((2+3)*(2+3))